人工富硒茶研究進(jìn)展

劉青茹，諶 珍，周春江，王佳穎，王 彬

（中華全國(guó)供銷合作總社杭州茶葉研究院，浙江杭州 310016）

微量元素硒是谷胱甘肽過(guò)氧化物酶等人體硒蛋白的重要組成元素，目前發(fā)現(xiàn)其與礦物質(zhì)元素代謝、抗氧化、激素調(diào)節(jié)等功能和40多種疾病有關(guān)，包括克山病、大骨節(jié)病、癌癥、心血管疾病、艾滋病等[1-10]。研究表明，中國(guó)的茶葉基本都含有硒，含量在0.017～6.590 mg/kg，且約80%的硒以蛋白有機(jī)態(tài)存在[11]。富硒茶不僅可以作為硒補(bǔ)充來(lái)源，而且包含茶多酚、茶氨酸、兒茶素、咖啡堿和多種微量元素，對(duì)人體健康具有重要作用。但是天然富硒茶分布不均勻、產(chǎn)量有限，我國(guó)近80%的茶葉含硒量在0.2 mg/kg以下。因此，開發(fā)人工富硒茶具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 富硒茶的定義

農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY/T 600—2002富硒茶規(guī)定，富硒茶為在富硒區(qū)土壤上生長(zhǎng)的茶樹新梢的芽、葉、嫩莖，經(jīng)過(guò)加工制成的，可供直接飲用的、含硒量符合0.25～4.00 mg/kg的茶葉。中華人民共和國(guó)供銷合作行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GH/T 1090—2014富硒茶規(guī)定，富硒茶含硒量需符合0.2～4.0 mg/kg。

2 天然富硒茶影響因素及人工富硒茶開發(fā)意義

對(duì)茶葉含硒量有明顯影響的因素包括茶樹品種、采摘季節(jié)，尤其是土壤有效硒含量，其交互作用可導(dǎo)致茶葉含硒量呈現(xiàn)百倍以上的差異。

2.1 茶樹品種的硒含量特點(diǎn)

茶樹品種的富硒能力存在較大區(qū)別。王雅玲等人[12]提出，茶樹基因控制硒在茶樹中由地下部向地上部的運(yùn)輸過(guò)程及其在葉片中的富集。不同品種茶樹鮮葉含硒量相對(duì)高低的順序在不同地區(qū)相對(duì)穩(wěn)定。有研究以春茶的葉（根） 硒含量比為評(píng)價(jià)指標(biāo)，認(rèn)為勁峰、安徽1號(hào)和茗州21品種比值大于2，為富硒品種；龍井43、茗州12、安徽3號(hào)等5個(gè)品種為中等富硒品種，其比值介于1～2；福鼎大白、安徽7號(hào)和上梅州小于1，為非富硒品種[13]。

2.2 采摘季節(jié)對(duì)茶葉硒含量的影響

2.3 土壤硒含量對(duì)茶葉硒含量的影響

土壤吸收是茶樹獲取硒的主要途徑，土壤硒含量是影響茶葉硒含量的重要因素。有學(xué)者針對(duì)種植在不同地區(qū)、環(huán)境、土壤條件（閩東、閩北和閩南）下的黃犢和水仙品種展開研究，發(fā)現(xiàn)雖為同一無(wú)性系茶樹品種，其茶葉含硒量差異仍很大，且與土壤有效性硒含量顯著正相關(guān)。

此外，我國(guó)茶葉含硒量頻數(shù)分布顯示，含硒量超過(guò)0.2 mg/kg的茶葉約占總茶樣的20%，其中96.4%出自高硒地區(qū)?？梢?，絕大多數(shù)天然富硒茶產(chǎn)于富硒地區(qū)。我國(guó)的天然富硒茶主要產(chǎn)于湖北、陜西、貴州等地區(qū)。浙江龍游、四川萬(wàn)源、安徽石臺(tái)、江蘇溧陽(yáng)和宜興一帶南部低山丘陵等地也發(fā)現(xiàn)有天然富硒土壤，生產(chǎn)天然富硒茶葉[16]。

2.4 人工富硒茶開發(fā)意義

世界土壤中硒分布具有明顯的地帶性差異，平均值約為0.4 mg/kg，絕大多數(shù)的土壤硒含量為0.01～2.00 mg/kg。全球大部分地區(qū)環(huán)境中硒含量處于偏低水平，29個(gè)國(guó)家存在硒隱性饑餓的問(wèn)題。以“讓饑餓與營(yíng)養(yǎng)不良成為歷史”為主題，2014年《營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題羅馬宣言》和“2015年后可持續(xù)發(fā)展議程”期望更多的國(guó)家和人們認(rèn)識(shí)和重視“隱性饑餓”問(wèn)題，并采取積極的應(yīng)對(duì)措施[17]。盡管我國(guó)的硒儲(chǔ)備資源（26 000 t）約占世界硒資源的1/5，在全球排名第4位，但是，中國(guó)土地缺硒面積達(dá)到71.2%，約占世界缺硒土地的70%，從黑龍江省到云南省都處于低硒帶，土壤硒含量低于0.4 mg/kg[18]。我國(guó)近80%的茶樣含硒量在0.2 mg/kg以下，約52%的茶樣含硒量在0.1 mg/kg以下。人工富硒茶的開發(fā)對(duì)于提高我國(guó)茶葉硒含量、緩解硒隱性饑餓問(wèn)題具有其現(xiàn)實(shí)意義。

3 人工富硒茶栽培方法

影響茶葉硒含量的因素很多，鑒于茶葉生產(chǎn)加工有其季節(jié)性、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性等特性，獲得人工富硒茶的有效途徑主要為選育硒富集能力較強(qiáng)的茶樹品種和施肥。

3.1 富硒茶樹品種選育

有研究者根據(jù)表征數(shù)據(jù)提出，茶樹屬于強(qiáng)積累土壤硒的植物；且其對(duì)硒的攝取積累能力可能與遺傳特性有關(guān)，具有相對(duì)穩(wěn)定性；同時(shí)，Zhao H等人[19]通過(guò)對(duì)93個(gè)等位基因進(jìn)行遺傳多樣性分析，驗(yàn)證了育種優(yōu)化培養(yǎng)具有較強(qiáng)硒富集能力的茶樹品種的可能性。

在選育富硒茶樹品種時(shí)，可選擇含硫氨基酸較多的植株。有學(xué)者提出，在生物體中，硒可能會(huì)替代硫在含硫氨基酸中的位置，從而形成含硒有機(jī)物[4]。此外，如有研究者對(duì)14個(gè)優(yōu)良茶樹品種進(jìn)行硒水培處理，發(fā)現(xiàn)烏牛早和龍井43硒含量增加最多，吸收轉(zhuǎn)運(yùn)硒的能力較強(qiáng)；而梅占、福云6號(hào)和中茶108這3個(gè)品種的硒含量變化不大。

3.2 施肥

由于土壤有效性硒含量是影響茶樹中硒含量的重要因素，同時(shí)茶樹葉片可直接轉(zhuǎn)化其表面的硒元素。因此，通過(guò)施入硒肥提高土壤有效硒含量或茶樹噴施葉面硒肥是增加茶葉硒含量的重要途徑之一。施肥效果與施硒時(shí)間、方式、硒肥用量，以及茶葉采摘季節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。

我也不知道是從哪一天開始的，這些家常小菜統(tǒng)統(tǒng)被冠以“土菜”的名號(hào)，并被城市各色飯店冠以招牌，變得炙手可熱，稀罕起來(lái)了。他們雖“土”，但身份遠(yuǎn)比那些批量產(chǎn)自大棚的洋氣的菜蔬高貴。

3.2.1 富硒肥

隨著人們對(duì)硒關(guān)注度的增加，人工富硒技術(shù)研究和富硒肥研制日益增多。富硒肥按照施肥方式分為基施富硒肥和葉面富硒肥；按照化學(xué)成分分為有機(jī)富硒肥和無(wú)機(jī)富硒肥；按照物料狀態(tài)分為固體富硒肥和液體富硒肥。此外，緩釋富硒肥、納米富硒肥、生物富硒肥等新型富硒肥的研究和應(yīng)用日漸增多。

富硒無(wú)機(jī)肥或有機(jī)肥一般分別以無(wú)機(jī)肥料或有機(jī)肥料為載體，在生產(chǎn)過(guò)程中或成品中加入硒酸鈉、亞硒酸鈉、硒礦粉等制成。納米富硒肥則選用無(wú)毒、穩(wěn)定、生物活性較高的納米硒，更容易被植物吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。緩釋富硒肥使用緩釋材料和黏合延緩硒元素釋放或采用各種特殊方法對(duì)硒源進(jìn)行加工，減少有效態(tài)硒在土壤中的吸附和固定，延長(zhǎng)肥效期，提高硒利用率，避免高濃度硒對(duì)農(nóng)作物的毒害作用，同時(shí)，減少肥料流失導(dǎo)致的環(huán)境污染，具有潛在生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值[20]。

3.2.2 施肥方式

如今常用的增硒方法有葉面噴施、富硒尿素水灌溉、土壤施埋、浸種或拌種等[21]。土壤施硒即基施富硒肥是指直接將硒源施于土壤中，此方法雖能相對(duì)持久地實(shí)現(xiàn)增硒作用，但易導(dǎo)致環(huán)境污染、操作較復(fù)雜、投資高，在生產(chǎn)中應(yīng)用受到一定限制。葉面噴施便于操作，且可減少土壤因素對(duì)硒肥利用率的影響，具有高效快捷等優(yōu)點(diǎn)，但葉面肥料殘留易帶來(lái)安全問(wèn)題。

（1）葉面噴施。作物常通過(guò)根部吸收和葉面吸收的方式獲取礦物質(zhì)養(yǎng)分和有益元素，葉面吸收的效率和效果常優(yōu)于根部吸收，尤其是微量元素，因此目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中微量元素補(bǔ)充的主要方式為葉面噴施。茶葉富硒方式也以葉面噴硒研究最多，除因其吸收效果好之外，還與噴施后茶葉含硒量可控性強(qiáng)有關(guān)，在一定范圍內(nèi)還可以提高茶葉品質(zhì)。但是，目前葉面硒肥仍多為無(wú)機(jī)硒，若未經(jīng)茶樹完全吸收、轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒便采摘鮮葉加工成茶，易溶于茶湯而帶來(lái)硒攝入過(guò)量的風(fēng)險(xiǎn)。為降低無(wú)機(jī)硒中毒風(fēng)險(xiǎn)，有機(jī)硒葉面肥逐漸面世，但產(chǎn)品缺乏相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，仍存在一定的安全隱患。因此，葉面噴施及采摘時(shí)間的選擇、科學(xué)的操作規(guī)程對(duì)于富硒效果及茶葉安全均十分重要。

茶葉含硒量與噴施濃度存在極顯著相關(guān)性。研究表明，噴施硒質(zhì)量濃度不宜高于180 mg/L，否則茶樹葉面上會(huì)出現(xiàn)褐色的斑點(diǎn)及焦化，影響其外觀和品質(zhì)[22]。茶芽和嫩葉部位最易受害，最好在每次采茶后的早晨和傍晚或陰天噴施，既可延長(zhǎng)硒在葉面的滯留時(shí)間，從而提高硒吸收率，又可減緩硒濃縮速率，減輕硒毒害作用[23]。有研究表明，被葉片吸收的硒，部分能通過(guò)苗體的輸導(dǎo)組織向芽部運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)量受芽和處理葉的距離影響；頂芽被摘除后，涂硒處理葉以下的芽部也含有較高的硒，說(shuō)明硒也可向下面的芽部運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，可在茶芽和新葉尚未伸展時(shí)噴硒，間隔數(shù)日采茶，避免硒肥污染茶葉。

噴施硒肥要經(jīng)過(guò)生物轉(zhuǎn)化，噴施后采摘時(shí)間不宜過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)。噴后8 d，新梢中有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率達(dá)到76.1%，14 d為 79.4%，20 d為 86.0%，26 d為90.5%，隨著天數(shù)增加轉(zhuǎn)化率提高，但含硒量下降[24]。眾多研究結(jié)果顯示，臺(tái)茶12號(hào)、福鼎大白茶等不同品種的茶樹，在葉面噴施50～180 mg/L的硒肥后，于6～26 d采摘較為適宜，鮮葉中硒元素含量基本達(dá)到1 mg/kg左右，滿足富硒茶標(biāo)準(zhǔn)要求[25-26]。

（2）土壤施硒。土壤施硒操作相對(duì)于葉面噴施復(fù)雜，且硒在土壤中轉(zhuǎn)化利用受諸多因素影響，效果明顯低于葉面施肥。但是，其安全性優(yōu)于葉面肥，且更能持久解決問(wèn)題，同樣具有良好的應(yīng)用前景。

絕大多數(shù)研究結(jié)果表明，茶園土壤施硒用量合理時(shí)，茶葉硒含量增加，且配合有機(jī)肥、化肥等可一定程度上提高硒肥利用率[27-29]。有研究表明，硒溶液（0.05～0.10 μg/mL） 培養(yǎng)17個(gè)月后，葉片含硒量提高19～34倍，莖干含硒量提高45～80倍，根系含硒量提高14～30倍，硒溶液培養(yǎng)對(duì)提高含硒量的效應(yīng)非常顯著，但需要的時(shí)間較長(zhǎng)[25]。

李靜等人[30]研究表明，土壤施硒量不少于0.25 mg/kg時(shí)，可顯著提高茶葉的含硒量。胡秋輝等人[31]向低硒茶園土壤施用亞硒酸鈉，經(jīng)茶樹的吸收轉(zhuǎn)化而形成富硒茶。土壤施硒0.5 kg/hm2和1.0 kg/hm2，以及施用含硒0.5 kg/hm2的富硒茶專用肥，茶葉含硒量均比對(duì)照顯著提高，最高可達(dá)0.362 mg/kg，施用富硒茶專用肥可顯著提高硒的生物有效性。許春霞和王常紅等人[32-33]向早春土壤施硒（50 μg/mL亞硒酸鈉）和0.5%葉面噴催芽素，在提高茶葉中硒含量的同時(shí)促進(jìn)越冬芽萌發(fā)生長(zhǎng)，較好地增加茶葉產(chǎn)量。徐凱明等人[34]通過(guò)土施亞硒酸鈉，茶葉中硒含量從76.3 μg/kg 增加至 90.7～119 9.0 μg/kg，前 2 年施肥期間硒含量增加很少（＜200 μg/kg），不施肥的后2年硒含量卻大幅增加。土壤施硒需要結(jié)合茶園土壤實(shí)際含硒量、pH值、土質(zhì)等各種因素綜合考慮。

4 人工富硒茶品質(zhì)

硒是否為茶樹必需元素尚無(wú)定論，陳銘等人[22]認(rèn)為硒滿足1939年Anron提出的有關(guān)植物必需元素的3條標(biāo)準(zhǔn)，屬于必需元素；而方興漢等人[23]對(duì)茶樹進(jìn)行3年的缺硒培養(yǎng)而未見特殊癥狀，認(rèn)為硒不是茶樹的必需元素。但眾多研究表明，一定程度上硒可以參與調(diào)控植物的光合作用和呼吸作用、影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育、抵御自由基對(duì)植物的傷害、拮抗重金屬、提高抗逆能力等。另有研究發(fā)現(xiàn)，施用硒可以提高農(nóng)作物主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量[20]。

4.1 產(chǎn)量

硒對(duì)茶葉產(chǎn)量有影響，但受多種因素共同作用，尚未明確其影響趨勢(shì)。徐娟[29]發(fā)現(xiàn)，茶葉的產(chǎn)量和新芽數(shù)量隨硒元素增加呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且甜度及鮮爽度增強(qiáng)，苦味降低。徐凱明等人[34]表明施硒對(duì)茶葉產(chǎn)量有增加效果，幅度在8%～16%。每1 kg亞硒酸鈉，可增收干茶3.6～17.7 kg。但是，方興漢等人[25]研究表明，土壤施硒（5.67 mg/cm2）使茶葉減產(chǎn)約20%，對(duì)提高茶葉中硒含量效果不明顯，這可能與硒肥用量過(guò)大有關(guān)。胡雪峰等人[27]對(duì)土壤施硒和葉面噴硒均進(jìn)行了研究，較高濃度的硒液對(duì)茶株有毒害作用，低濃度硒則對(duì)茶樹生長(zhǎng)有一定作用。施用質(zhì)量濃度為0.05～0.10 mg/kg硒時(shí)，株重、根重、葉數(shù)、株高均比對(duì)照高，而濃度太高時(shí)茶枝伸展受抑制，且有明顯的灼燒現(xiàn)象；質(zhì)量濃度為1.0 mg/kg時(shí)，茶樹生長(zhǎng)受阻；質(zhì)量濃度為5.0 mg/kg時(shí)，茶樹大量死亡。另有研究表明，在生產(chǎn)茶園葉面噴硒（25～100 mg/kg，Na2SeO3），減產(chǎn)15%～30%，硒質(zhì)量濃度越高，減產(chǎn)幅度越大[35]。人工富硒對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響仍需進(jìn)一步研究。

4.2 蛋白質(zhì)及氨基酸

硒酸鈉和亞硒酸鈉均顯著提高了茶葉中游離氨基酸的含量[29]。茶葉中硒代甲基半胱氨酸（SeMeCys）是硒代氨基酸存在的主要形式，隨著噴施和土施亞硒酸鈉濃度的增加，其含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，與茶樹葉中總的硒代氨基酸的含量變化相符[36]。富硒茶蛋白質(zhì)的氨基酸總量比低硒茶增加8.3%～14.8%，必需氨基酸總量增加8.8%～14.8%，甲硫氨酸增加6.0%～8.7%，胱氨酸增加38.7%～95.6%[37]。

4.3 茶多酚、咖啡堿、水浸出物、葉綠素等

硒對(duì)茶葉中茶多酚、咖啡堿、水浸出物等內(nèi)質(zhì)成分的影響機(jī)理復(fù)雜，不同研究呈現(xiàn)不同趨勢(shì)。徐娟等報(bào)道，施硒肥后，維C隨著硒肥施用顯著增加，茶多酚的含量顯著降低[29，38]。但陳宜等人[39]對(duì)茶樹噴施硒復(fù)合多元素液肥，茶多酚、咖啡堿、水浸出物、葉綠素含量都有增加，尤其是葉綠素效果明顯，含量增加了53.7%，茶樹光合作用強(qiáng)度和生理代謝的能力得到促進(jìn)，對(duì)加速茶樹生長(zhǎng)和物質(zhì)積累起著重要作用。

5 茶樹富硒機(jī)理

硒在茶樹體內(nèi)的吸收、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移趨勢(shì)及機(jī)理各方報(bào)道結(jié)果不一，尚需繼續(xù)深入研究。茶樹葉片的亞細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，硒隨著季節(jié)和成熟度分布位置不同，主要積累在細(xì)胞壁（F1）、細(xì)胞膜和細(xì)胞器（F2） 以及可溶性部分（F3）。在春季，初期硒主要累積在F2，隨著生長(zhǎng)逐漸轉(zhuǎn)移至F1和F3，最終呈現(xiàn)F1＞F2＞F3的分布趨勢(shì)，而夏秋兩季的硒分布規(guī)律一直表現(xiàn)為F1＞F2＞F3的特點(diǎn)[40]。通過(guò)土壤施硒發(fā)現(xiàn)，硒在茶樹體內(nèi)不同部位的含量分布存在一定規(guī)律但暫未統(tǒng)一，分別為根部＞2年生枝＞新葉＞老葉，以及老葉＞4葉＞3葉＞2葉＞1葉。由此推測(cè)，硒可能靠濃度差由根系吸收，經(jīng)莖向地上部遷移，老葉中的硒可部分轉(zhuǎn)運(yùn)至新葉。另有可能，隨茶樹葉片的成熟老化，硒逐漸轉(zhuǎn)化為不宜流動(dòng)的結(jié)合態(tài)大分子硒蛋白[41]。

H2SeO3和SeO32-主要通過(guò)被動(dòng)吸收，而HSeO3-可能通過(guò)磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入植物根系[42-43]。硒與硫?qū)儆谕恢髯逶兀锢硇再|(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相似。研究表明，植物通過(guò)硫轉(zhuǎn)運(yùn)子對(duì)硒酸鹽進(jìn)行吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)[44]。硒酸鹽處理能顯著誘導(dǎo)CsSUL3.5基因表達(dá)，它屬于硫酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族的基因，目前已從茶樹中克隆出CsSUL3.5的cDNA序列。另外，還鑒定出了高親和硫轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Sultrl2，研究表明Sultrl2可轉(zhuǎn)運(yùn)硫酸鹽和硒酸鹽。采用RNA測(cè)序（RNA-seq） 技術(shù)對(duì)茶樹體內(nèi)亞硒酸鹽吸收積累的分子機(jī)制進(jìn)行轉(zhuǎn)錄分析發(fā)現(xiàn)，茶樹體內(nèi)的硫代謝、谷胱甘肽代謝、硒化合物代謝和植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)對(duì)亞硒酸有響應(yīng)。相關(guān)研究報(bào)道尚少，有待于進(jìn)一步挖掘。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上，富硒茶包括天然富硒茶和人工富硒茶，前者產(chǎn)于天然富硒地區(qū)，后者主要通過(guò)人為干預(yù)提高低硒地區(qū)茶葉的硒含量，兩者均可作為有效的補(bǔ)硒途徑，防治缺硒造成的疾病，緩解硒隱形饑餓問(wèn)題。茶樹富硒主要與土壤中有效硒含量、茶樹品種、采摘季節(jié)、立地條件有關(guān)，目前人工富硒茶的栽培主要采用品種選育和施肥等方式，其中尤其以葉面噴施和根部施肥應(yīng)用最廣。

施用富硒肥提高茶葉硒含量已取得較好成果，但仍存在一些問(wèn)題待進(jìn)一步研究。首先，富硒肥施用存在的食品安全隱患和環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題尚未解決，富硒肥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及使用規(guī)范亟待出臺(tái)、完善；其次，人工富硒茶產(chǎn)量及品質(zhì)變化規(guī)律尚不明確，進(jìn)一步細(xì)化研究方法、完善硒對(duì)茶葉生長(zhǎng)及內(nèi)質(zhì)成分含量的影響研究具有重要價(jià)值；再次，茶樹富硒機(jī)理研究任重而道遠(yuǎn)；最后，通過(guò)茶葉加工技術(shù)提升、茶葉跨界開發(fā)利用等方式，提高富硒茶的硒利用率，對(duì)于推動(dòng)富硒茶產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展具有重要意義。